磁氣式位置檢測(cè)裝置及磁氣式位置檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用磁尺及磁感應(yīng)元件的磁氣式位置檢測(cè)裝置及磁氣式位置檢測(cè)方法，尤其涉及能以簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)提高檢測(cè)分辨率的磁氣式位置檢測(cè)裝置及磁氣式位置檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往一般的磁氣式位置檢測(cè)裝置中，具有以下構(gòu)造:S卩，由霍爾元件或磁阻元件構(gòu)成的磁感應(yīng)元件與以固定長(zhǎng)λ交替配置N極和S極的磁尺相對(duì)配置。
[0003]此外，通過(guò)由磁感應(yīng)元件對(duì)相對(duì)于磁尺移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)變化進(jìn)行讀取，從而檢測(cè)出磁感應(yīng)元件與磁尺之間的相對(duì)位置。
[0004]作為這樣的以往的磁氣式位置檢測(cè)裝置，存在如下磁氣式位置檢測(cè)裝置:通過(guò)將磁感應(yīng)元件進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的以單磁極長(zhǎng)λ為周期的大致呈正弦波狀的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)并進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而以單磁極長(zhǎng)λ的位置檢測(cè)分辨率來(lái)檢測(cè)磁感應(yīng)元件與磁尺之間的相對(duì)位置(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]專利文獻(xiàn)I中，能夠獲得與磁尺的單磁極長(zhǎng)λ相同程度的位置檢測(cè)分辨率，但在如今的磁化裝置中，向磁尺的N極、S極的磁化存在限制，實(shí)際的磁尺的單磁極長(zhǎng)λ的限制值為100 μ m左右。
[0006]然而，實(shí)際上，若單磁極長(zhǎng)λ過(guò)短，則磁尺所形成的磁場(chǎng)變?nèi)?，因此在單磁極長(zhǎng)λ大于上述限制值的情況下，磁感應(yīng)元件也無(wú)法感測(cè)到單磁極長(zhǎng)λ。其結(jié)果是，存在如下問(wèn)題:無(wú)法將位置檢測(cè)分辨率提高得高于由所使用的磁極材料及磁感應(yīng)元件所決定的磁極限制長(zhǎng)λ O。
[0007]作為解決上述問(wèn)題的方法，存在如下方法:設(shè)置八個(gè)磁感應(yīng)元件，通過(guò)利用邏輯電路處理這些磁感應(yīng)元件的輸出，從而以單磁極長(zhǎng)λ的移動(dòng)來(lái)獲取三個(gè)周期的脈沖信號(hào)(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
[0008]另外，作為其他以往的磁氣式位置檢測(cè)裝置，還存在以下裝置:使用磁性齒輪(磁性尺)而不使用磁尺，利用磁阻元件來(lái)測(cè)定由磁性齒輪及磁鐵形成的磁場(chǎng)的變化，來(lái)檢測(cè)磁性齒輪的相對(duì)旋轉(zhuǎn)(例如參照專利文獻(xiàn)3)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0009][專利文獻(xiàn)I]日本專利第1873523號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開(kāi)平1-44816號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本專利特開(kāi)昭58-35414號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0010]然而，現(xiàn)有技術(shù)存在如下問(wèn)題。 專利文獻(xiàn)I所示的旋轉(zhuǎn)編碼器中，為了提高角度檢測(cè)分辨率，需要增大圓筒狀的磁尺的直徑，存在裝置大型化、成本上升的問(wèn)題。
[0011]另外，在適用于檢測(cè)直線移動(dòng)的線性編碼器的情況下，存在無(wú)法將位置檢測(cè)分辨率提高得高于所使用的磁極材料及磁感應(yīng)元件所決定的磁場(chǎng)限制長(zhǎng)λO的問(wèn)題。
[0012]在專利文獻(xiàn)2的磁氣式位置檢測(cè)裝置中，需要較多磁感應(yīng)元件，且沒(méi)有提出進(jìn)一步改善位置檢測(cè)分辨率的方法。
[0013]在專利文獻(xiàn)3的磁氣式位置檢測(cè)裝置中，雖然提出了獲得磁性齒輪的齒數(shù)的兩倍左右的檢測(cè)分辨率(脈沖)的方法，但未提出進(jìn)一步改善檢測(cè)分辨率的方法。另外，還存在如下問(wèn)題:為了提高檢測(cè)分辨率，需要使磁性齒輪變大。
[0014]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題而得以完成，其目的在于提供一種能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)提高檢測(cè)分辨率的磁氣式位置檢測(cè)裝置及磁氣式位置檢測(cè)方法。
用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段
[0015]本發(fā)明所涉及的磁氣式位置檢測(cè)裝置包括:磁尺，該磁尺由磁性性質(zhì)不同的寬度λ的第一磁性部和寬度λ的第二磁性部所構(gòu)成的寬度2λ的磁極對(duì)以磁極對(duì)寬度2λ的周期等間隔排列而成；磁感應(yīng)裝置，該磁感應(yīng)裝置與磁尺隔開(kāi)預(yù)定間隙相對(duì)配置，在維持間隙的同時(shí)，在由磁尺所形成的磁場(chǎng)中朝磁尺的排列方法相對(duì)移動(dòng)，利用磁感應(yīng)元件來(lái)測(cè)定相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)的變化；以及位置計(jì)算電路，該位置計(jì)算電路通過(guò)分析出磁感應(yīng)裝置的輸出值，來(lái)計(jì)算磁感應(yīng)裝置與磁尺之間的相對(duì)位置，磁感應(yīng)裝置具備第一磁感應(yīng)元件組以作為磁感應(yīng)元件，該第一磁感應(yīng)元件組由η個(gè)(η是2以上的自然數(shù))第一磁感應(yīng)元件構(gòu)成，以磁感應(yīng)元件間隔P等間隔排列，使得λ = ηΡ，從構(gòu)成第一磁感應(yīng)元件組的η個(gè)第一磁感應(yīng)元件分別并列輸出相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)變化的測(cè)定結(jié)果，位置計(jì)算電路通過(guò)分析出從磁感應(yīng)裝置并列輸出的輸出值，來(lái)將磁感應(yīng)裝置與磁尺之間的相對(duì)位置計(jì)算作為λ/η的位置檢測(cè)分辨率。
[0016]另外，本發(fā)明所涉及的磁氣式位置檢測(cè)方法在磁氣式位置檢測(cè)裝置中使用，該磁氣式位置檢測(cè)裝置包括:
磁尺，該磁尺由磁性性質(zhì)不同的寬度λ的第一磁性部和寬度λ的第二磁性部所構(gòu)成的寬度2 λ的磁極對(duì)以磁極對(duì)寬度2 λ的周期等間隔排列而成；
磁感應(yīng)裝置，該磁感應(yīng)裝置與磁尺隔開(kāi)預(yù)定間隙相對(duì)配置，在維持間隙的同時(shí)，在由磁尺所形成的磁場(chǎng)中朝磁尺的排列方向相對(duì)移動(dòng)，利用磁感應(yīng)元件來(lái)測(cè)定相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)的變化；以及
位置計(jì)算電路，該位置計(jì)算電路通過(guò)分析出磁感應(yīng)裝置的輸出值，來(lái)計(jì)算磁感應(yīng)裝置與磁尺之間的相對(duì)位置，
磁感應(yīng)裝置具備第一磁感應(yīng)元件組以作為磁感應(yīng)元件，該第一磁感應(yīng)元件組由η個(gè)(η是2以上的自然數(shù))第一磁感應(yīng)元件構(gòu)成，并以磁感應(yīng)元件間隔P等間隔排列，使得λ =ηΡ，從構(gòu)成第一磁感應(yīng)元件組的η個(gè)第一磁感應(yīng)元件分別并列輸出相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)變化的測(cè)定結(jié)果，
在位置計(jì)算電路中具有:
Hi/Lo判斷步驟，該Hi/Lo判斷步驟中，對(duì)磁感應(yīng)裝置所并列輸出的η個(gè)輸出值進(jìn)行Hi/Lo判斷并進(jìn)行二值化，作為η個(gè)Hi/Lo輸出來(lái)進(jìn)行輸出； 存儲(chǔ)步驟，該存儲(chǔ)步驟中，將位置計(jì)算表存儲(chǔ)至存儲(chǔ)部中，所述位置計(jì)算表預(yù)先規(guī)定了作為磁極對(duì)寬度2 λ內(nèi)的相對(duì)位置的2η個(gè)磁極內(nèi)位置M(Μ為O以上2η_1以下的2η個(gè)整數(shù))、與η個(gè)Hi/Lo輸出的圖案之間的關(guān)系；以及
磁極內(nèi)位置計(jì)算步驟，該磁極內(nèi)位置計(jì)算步驟中，基于在存儲(chǔ)步驟中存儲(chǔ)至存儲(chǔ)部中的位置計(jì)算表，來(lái)將與η個(gè)Hi/Lo輸出對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)裝置的磁極內(nèi)位置M計(jì)算作為λ /n的位置檢測(cè)分辨率。
發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，能獲得一種磁氣式位置檢測(cè)裝置及磁氣式位置檢測(cè)方法，使由磁性性質(zhì)不同的第一磁性部與第二磁性部構(gòu)成的磁極對(duì)以磁極對(duì)寬度2 λ的周期進(jìn)行排列而形成的磁尺、與由η個(gè)磁感應(yīng)元件以λ = ηρ的方式以磁感應(yīng)元件間隔P進(jìn)行排列而形成的磁感應(yīng)裝置隔開(kāi)預(yù)定間隙而相對(duì)配置，通過(guò)分析磁感應(yīng)裝置所測(cè)定出的磁場(chǎng)的變化，從而能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高檢測(cè)分辨率。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I中的磁氣式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式I中的磁感應(yīng)裝置的輸出的電路結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施方式I中的磁感應(yīng)裝置相對(duì)于磁尺進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁感應(yīng)裝置及脈沖生成部的輸出波形圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施方式I中的磁感應(yīng)裝置相對(duì)于磁尺進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的脈沖生成部及Hi/Lo判斷部的輸出的示例圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的磁氣式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的磁氣式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的磁感應(yīng)裝置的輸出的電路結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式4中的磁氣式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式5中的磁氣式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式5中的磁感應(yīng)裝置的輸出的電路結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式6中的磁氣式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式7中的磁氣式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖13是本發(fā)明的實(shí)施方式8中的磁氣式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。
圖14是本發(fā)明的實(shí)施方式9中的磁感應(yīng)裝置的示例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下利用附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明中的磁氣式位置檢測(cè)裝置及磁氣式位置檢測(cè)方法的優(yōu)選實(shí)施方式。此外，各圖中對(duì)相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同標(biāo)號(hào)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0020]實(shí)施方式1.圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I中的磁氣式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。本實(shí)施方式I中的磁氣式位置檢測(cè)裝置具備磁尺la、磁感應(yīng)裝置2以及位置計(jì)算電路3 (參照?qǐng)D2)來(lái)構(gòu)成。
[0021]如圖1所示，磁尺I中，由寬度λ的N極12a及寬度λ的S極Ila構(gòu)成的寬度2λ的磁極對(duì)以磁極對(duì)寬度2λ的周期等間隔地排列形成。
[0022]磁尺Ia中，磁極對(duì)具有N極12a與S極IIa的磁性，因此在磁感應(yīng)裝置2 —側(cè)形成有強(qiáng)度與方向以磁極對(duì)寬度2 λ的周期來(lái)變化的磁場(chǎng)。
[0023]另外，磁感應(yīng)裝置2具備η個(gè)第一磁感應(yīng)元件21a?21e以磁感應(yīng)元件間隔P等間隔排列而使得λ =ηΡ的第一磁感應(yīng)元件組21。使用霍爾元件、磁阻元件等來(lái)作為這些第一磁感應(yīng)元件21a?21e。
[0024]此外，以下說(shuō)明中使用的圖中，示出了第一磁感應(yīng)元件組21由5個(gè)第一磁感應(yīng)元件21a?21e構(gòu)成的示例，但磁感應(yīng)元件的排列個(gè)數(shù)η并不局限于5個(gè)。η為2以上的自然數(shù)即可。
[0025]磁感應(yīng)裝置2與磁尺Ia隔開(kāi)預(yù)定間隙相對(duì)配置，在保持該間隙的同時(shí)，在磁尺Ia所形成的磁場(chǎng)中朝向磁尺Ia的排列方向相對(duì)移動(dòng)。此外，利用η個(gè)第一磁感應(yīng)元件21a?2Ie來(lái)測(cè)定該相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)變化。
[0026]此外，各個(gè)第一磁感應(yīng)元件21a?21e與磁尺Ia之間的各個(gè)間隙并不一定要相同，可以根據(jù)各個(gè)第一磁感應(yīng)元件21a?2Ie的每一個(gè)而不同。各個(gè)第一磁感應(yīng)元件